在近日一项发表于《科学进展》的研究中，美国加利福尼亚大学尔湾分校（UCI）化学系、物理与天文学系的研究人员，揭示了DNA测序关键酶的新细节。该发现是向个性化医疗的一次飞跃，届时医生能够根据患者个体的基因组设计治疗方案。
“酶通过催化化学转化而使生命成为可能。”UCI化学教授、研究合著者Greg Weiss说，“我们真正感兴趣的转化过程对地球上所有生命至关重要，即DNA复制和修复过程。”
UCI团队的研究对象是Taq酶。它是具有热稳定性的DNA聚合酶，可以复制DNA。从法医学研究到新冠病毒检测运用的聚合酶链式反应（PCR）技术都离不开Taq。
研究小组发现，有助于产生新的DNA拷贝的Taq，其行为与科学家之前认为的完全不同。Weiss解释说，比起一台高效、不间断生产的DNA拷贝机，Taq更像一位随性的购物者，游荡在商店中，把所见之物全部扔进购物车。
“这种酶不会精挑细选，它每成功添加一个片段的同时会捕获几十个不匹配的片段。”Weiss说，“就像购物者检查清单一样，这种酶根据它试图复制的DNA序列检测每个不匹配的部分。”
此前的研究已知Taq最终会筛选掉任何不匹配的片段，这是成功复制DNA序列的关键。但在这项新研究中，Taq筛选出正确碱基的频率让人惊讶。
“就像购物者在只需要一罐罐头的情况下抓起了半打相同的罐头，然后对所有罐头测试。”Weiss解释道，Taq的工作效率远低于它本可以做到的。这项工作可以用来开发改进版的Taq，使其在复制DNA时减少时间的浪费。
如果科学家了解Taq的功能，就能更好地了解一个人的测序基因组的准确程度。“人的基因组略有不同，在不同的地方有不同的突变，其中一些突变与疾病有关，而另一些则完全无关。要想真正搞清楚这些差异在合理用药方面是否重要、是否攸关健康，首先需要准确了解这些差异。”共同通讯作者Philip Collins说。
这项研究的影响不限于医学，每一个依赖于DNA精确测序的科学领域都将从对Taq工作原理的深入理解中受益。（徐锐）
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https://doi.org/10.1126/sciadv.abl3522
《中国科学报》 (2022-03-15 第1版 要闻)
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